Kaip išdėstyti ir veikia bekontakčiai termometrai?

Nekontaktiniai termometrai ar pirometrai šiandien yra patogūs prietaisai, skirti nuotoliniu būdu matuoti įvairius daiktus, skysčius ar kietąsias medžiagas. Jie plačiai naudojami energetikos pramonėje operatyviai kontroliuojant svarbių sričių temperatūrą, elektros energijos pramonėje užtikrinant priešgaisrinę saugą, laboratorinėmis sąlygomis, įmonėse, šilumos nuostolių skaičiavimo statybose, kasdieniame gyvenime, apsaugos sistemose ir dar daug daugiau.

Pirmąjį tokį prietaisą 1731 m. Išrado olandų fizikas Peteris van Mushenbrookas, o matavimai buvo atlikti vizualiai, buvo galima įvertinti raudonai karšto kūno temperatūrą. Tačiau šiuolaikinių tipų pirometrai labai išplėtė taikymo sritį ir galima išmatuoti net artimą nuliui temperatūrą laipsnių Celsijaus ir žemiau. Tačiau principas iš esmės liko tas pats - matuojama iš objekto sklindančios šiluminės spinduliuotės galia ir iš to daroma išvada apie jo temperatūrą. Matavimai atliekami infraraudonųjų spindulių ir matomu spektriniu diapazonu.

1967 m. Amerikiečių įmonė „Wahl“ pristatė pirmąjį nešiojamąjį pirometrą, nes būtent 60-aisiais buvo padaryti svarbiausi moksliniai atradimai, kurie padėjo pagrindą plėtoti pakankamai aukštų charakteristikų ir mažų matmenų pramoninius pirometrus. Principas, paremtas palyginamųjų paralelių konstravimu, naudojant infraraudonųjų spindulių imtuvą, galintį nustatyti objekto skleidžiamos šiluminės energijos kiekį, žymiai išplėtė tiek skysto, tiek kieto kūno temperatūrų matavimo diapazoną.

Šiuo metu pirometrai yra labai populiarūs ir yra plačiai naudojami bekontakčiams matavimams esant daiktų temperatūrai kasdieniame gyvenime, būsto ir komunalinių paslaugų sektoriuje, įmonėse, kur gamybos metu ir daugelio prietaisų eksploatavimo metu reikalinga įvairių procesų temperatūros kontrolė. Pirometrai leidžia saugiai matuoti net karšto kūno temperatūrą, nereikia jo fiziškai lieti.

Pirometrai yra optiniai, spinduliuotės ir spalvos. Pirmieji leidžia vizualiai palyginti šildomo kūno spalvą su etaloninio sriegio spalva ir taip nustatyti jo temperatūrą. Spinduliuotė perskaičiuoja šiluminės spinduliuotės galią ir gali išmatuoti gana platų temperatūrų diapazoną. Spalva palygina objekto šiluminę spinduliuotę įvairiais spektrais, o tada apskaičiuoja jo temperatūrą, tokie pirometrai taip pat turi platų matavimų diapazoną.

Visus pirometrus taip pat galima suskirstyti į žemą ir aukštą. Žema temperatūra net leidžia matuoti žemiau nulio esančią temperatūrą, o aukšta temperatūra turi aukštą viršutinę matavimo ribą.

Pagal vykdymo tipą pirometrai skiriasi nešiojamaisiais ir stacionariaisiais. Pastarosios yra naudojamos didelėse pramonės įmonėse labai tiksliam ir nuolatiniam technologinio proceso valdymui, pavyzdžiui, gaminant išlydytą plastiką ir metalus. Nešiojamieji pirometrai yra populiarūs kasdieniame gyvenime ir kaip nešiojamieji termometrai įvairiose pramonės šakose aiškiai pateikia informaciją apie temperatūrą ekrane teksto arba grafine forma.

Šiuolaikinio infraraudonųjų spindulių pirometro įtaisą ir veikimą galima apibūdinti taip. Šilumos spindulį, kurį gauna prietaisas, sufokusuoja optinė sistema, o tada jis įsijungia temperatūros jutiklis (tai pirminis pirometrinis keitiklis), pirometrinio keitiklio išvestyje gaunamas elektrinis signalas, kurio vertė proporcinga tiriamo objekto temperatūros vertei. Tada iš jutiklio gaunamas signalas praeina per elektroninį keitiklį (tai yra antrinis pirometrinis keitiklis), jis patenka į matavimo ir skaičiavimo prietaisą ir jame apdorojamas. Skaičiavimo rezultatas rodomas ekrane, populiariausiuose modeliuose - skaičių pavidalu.

Taigi, norint gauti tikslią tiriamo objekto paviršiaus temperatūros vertę, vartotojui tereikia įjungti įrenginį, nukreipti jį į tiriamą objektą ir paspausti paleidimo mygtuką. Matavimo rezultatas bus rodomas ekrane skaičių pavidalu arba grafiškai daugialypio paveikslėlio pavidalu, kur spektrine prasme žemos, vidutinės ir aukštos temperatūros sritys bus paryškintos skirtingomis spalvomis.

Pagrindinės pirometrų techninės charakteristikos:

• optinė skiriamoji geba (galimi modeliai, kurių skiriamoji geba yra nuo 2: 1 iki 600: 1);

• išmatuotas temperatūros diapazonas (maksimalus - nuo -50 ° C iki + 4000 ° C);

• matavimo skiriamoji geba - tipinės vertės yra 0,1 ° C arba 1 ° C;

• matavimo tikslumas (± 1,5% laikomas optimaliu);

• greitis (šiuolaikiniams pirometrams reikia ne daugiau kaip 1 sekundės);

• spinduliuotė - gali būti pritaikyta arba fiksuota;

• taikymo metodas - lazerio žymiklis arba optinis orientavimas.

Svarbiausi pirometrų parametrai yra objekto juodumo laipsnio nustatymas ir prietaiso optinė skiriamoji geba (matymo indikatorius). Pirometro optinė skiriamoji geba apibūdinama atstumo nuo pirometro iki kūno paviršiaus ir apvalios dėmės skersmens kūno paviršiuje (tikslaus temperatūros matavimo plotą riboja ši taškas), kurio temperatūra yra matuojama, santykiu.

Taigi, jei reikia matuoti temperatūrą iš nedidelio atstumo, naudojamas pirometras su maža skiriamąja geba, pavyzdžiui, 4: 1, o jei matavimai planuojami iš kelių metrų, skiriamoji geba turėtų būti didesnė, kad pašaliniai daiktai nepatektų į prietaiso matymo lauką. Dažnai pirometrai yra aprūpinti taikinio lazeriu, kuris tiksliau nukreipia instrumentą į tiriamą objektą.

Medžiagos juodumas ar spinduliuotė apibūdina pačios medžiagos atspindį, kurios temperatūra nuotoliniu būdu matuojama pirometru. Infraraudonųjų spindulių termometrui, kuris yra populiarus pirometrais, šis indikatorius yra nepaprastai svarbus. Tai nustato tiriamo paviršiaus skleidžiamos energijos ir visiškai juodo kūno išmetamos energijos santykį toje pačioje temperatūroje, o šio parametro vertė svyruoja nuo 0 iki 1. Taigi oksiduoto plieno juodumas yra 0,85, o poliruoto - 0,075.

Daugelyje internetinių prekybos vietų ir elektronikos parduotuvėse šiandien plačiai pristatomi nešiojamieji pirometrai, orientuoti į lazerius, kurie puikiai tinka buities reikmėms, taip pat specialūs medicininiai pirometrai, skirti pakeisti gyvsidabrio termometrus. Pramoniniais tikslais naudojami tikslesni ir brangesni pirometrai, kurie, be kita ko, turi pagalbines informacijos perdavimo priemones ir galimybę prisijungti prie kompiuterio bei specialių prietaisų.

Taip pat žiūrėkite: Temperatūros jutikliai - termistoriai